TOPMODEL模型在岩溶地区的改进与应用

为合理评价岩溶地区水资源,在充分考虑岩溶地区水文要素的空间异质性及各水文单元之间的相互联系的基础上,作者结合TOPMODEL模型的结构特点, 对模型进行了改进。该改进模型在子流域中采用TO PM ODEL模型作产流计算,根据河道的不同属性推求汇流时间,建立汇流模型,增强了模型的分布性,解决了由于岩溶地区地下河的存在无法使用TOPMODEL模型的问题。将此改进模型应用于鄂西蛤蟆颈水库控制流域进行模拟研究,得到了较为满意的模拟结果。      

TOPMODEL模型的空间尺度分析

以东江流域的岳城、胜前、东坑、蓝塘和九州五个子流域为例,应用前四个子流域分析DEM分辨率和流域大小对地形指数和TOPMODEL模型模拟结果的影响,探讨TOPMODEL模型对DEM分辨率的依赖性.结果表明:DEM分辨率对地形指数有着显著的影响,且径流模拟精度依赖于DEM空间分辨率,随着DEM空间分辨率的降低模拟得到的确定性系数逐渐减小.为了克服TOPMODEL模型难以考虑降雨空间分布不均对径流过程的影响,建立基于子流域的TOPMODEL模型,将基于子流域的TOPMODEL模型和整个流域的TOPMODEL模型应用九州子流域进行模拟比较,发现基于子流域的TOPMODEL模型能够得到精度更好的模拟效果,而且可以得到不同子流域对流域出口流量过程的贡献度,进而能够分析不同降雨情况下的流域出口洪水过程.     

利用 Hoton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟

TOPMODEL模型是一个以地形为基础的半分布式水文模型,在降雨径流模拟中得到广泛应用,但也存在着基流过程模拟不尽合理等问题.本文利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟,并采用羊坪、猴子岩、西峡和东湾四个流域的降雨径流资料进行实例研究.结果表明,改进的TOPMODEL模型不仅能够更加合理地模拟基流过程,而且径流过程的模拟精度要优于原TOPMODEL模型.     

利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟

TOPMODEL模型是一个以地形为基础的半分布式水文模型,在降雨径流模拟中得到广泛应用。但也存在着基流过程模拟不尽合理等问题。本文利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟,并采用羊坪、猴子岩、西峡和东湾四个流域的降雨径流资料进行实例研究。结果表明,改进的TOPMODEL模型不仅能够更加合理地模拟基流过程,而且径流过程的模拟精度要优于原TOPMODEL模型。     

TOPMODEL在流域径流模拟中的应用研究

介绍了TOPMODEL的基本结构与理论。该模型结构简单、物理概念明确、优选参数少,在集总式和分布式流域水文模型之间起到了一个承上启下的作用。TOPMODEL在国外已被广泛研究,并认为是一个相当成功的流域水文模型。为了进一步拓宽该模型的应用,选择6个不同尺度、分布于不同区域和不同气候条件下的流域来应用研究该模型的径流模拟效果。结果表明,该模型在率定和校核两个阶段的模拟精度都比较高,基本上能达到新安江三水源模型的水平。     

TOPMODEL模型中的DEM尺度效应

TOPMODEL是目前被广泛应用的半分布式流域水文模型,它以地形为基础的特点使得DEM的空间分辨率成为影响模型模拟结果准确性的重要参数。不同分辨率的DEM将计算出不同的地形指数ln(α/tanβ)分布,其作为TOPMODEL的地形参数直接影响着模型的模拟结果。以10 m分辨率的DEM为原始数据,生成10~1 000 m等17种分辨率的DEM,使用地形信息熵的概念,比较不同分辨率的DEM对地形信息提取的影响。假设TOPMODEL在10 m分辨率的DEM计算的流量过程线为观测值,对比了不同分辨率的DEM对流量过程线和Nash效率系数产生的变化。对于所研究的流域,150 m分辨率是建立TOPMODEL模型的最佳值,300 m分辨率是保证模型结果有效的基本要求。使用Monte Carlo方法计算TOPMODEL中参数对DEM分辨率的敏感性,指出在模型的5个参数中,只有饱和导水系数T₀对DEM分辨率敏感。     

TOPMODEL模型在新疆伊犁河流域水文计算中的应用研究

水文模型对于分析水文活动具有重要的参考意义.TOPMODEL模型是水文模型中应用最广泛的模型之一,本文对TOPMODEL模型的基本理论、基本方程、模型参数以及应用步骤进行阐述,并基于TOPMODEL模型对伊犁河流域进行径流模拟、洪水预报及水文计算模拟研究,模拟结果显示:TOPMODEL模型能够很好的再现伊犁河流域的洪水...     

新型耦合数据驱动模型在降雨径流模拟中的应用研究

为解决传统数据驱动模型的不足,使其能实现降雨径流过程高精度连续模拟,提出新型耦合数据驱动模型——PEK,即:基于偏互信息的输入变量选择、基于新型集成神经网络的出流量预测和基于K最近邻模型的出流量误差预测。PEK模型具有以下特点:(1)提出了基于分离式选择策略和滑窗累积雨量的模型候选输入向量,并与基于偏互信息的输入变量选择方法联合使用,提高了输入信息的充分性和无冗余性,对建立精度高、泛化能力强的高质量模型意义重大;(2)提出了新型集成神经网络——EBPNN及其率定方法。联合使用NSGA-II多目标优化算法和早停止Levenberg-Marquardt算法,通过一次优化过程同时确定全局最优个体网络个数、各个体网络拓扑结构和网络参数。个体网络权重由基于AIC信息准则的权重优选方法确定。EBPNN在模拟精度和网络复杂度间取得了良好折衷,精度高、泛化能力强、率定结果客观;(3)PEK模型能够进行多步外推预报,实现了非实时校正模式下的高精度连续模拟,增长了预见期;(4)PEK模型不需要进行流域状态变量的计算,仅需初始出流量就可进行出流量的连续模拟。在呈村流域应用PEK和CLS两个数据驱动模型进行次洪降雨径流模拟及精度比较。结果表明PEK模型使用简便,模拟精度高于CLS模型,实现了多步外推的高精度连续模拟,增长了数据驱动模型的预见期。     

潮河流域TOPMODEL模型网格尺度研究

TOPMODEL模型首要也是关键的问题就是地形指数的计算问题.除计算方法外,地形指数的分布还与DEM网格尺度息息相关.较大的网格推出的地形指数不具有显示水流路径的物理含义,会丢失一些物理信息.太细的分辨率可能引起流向和坡度的混乱.导致水流路径不连续.对于流域尺度而言,合适的网格尺度在很大程度上影响模拟结果的精度,但目前关于这方面的研究却很少.本文在集水面积5 340km2的中尺度潮河流域上进行地形分析计算,深入的分析了从50 m～600 m以50 m为间隔的不同网格尺度对地形指数分布的影响.并以平水年为例,研究了这些地形指数对流域径流模拟的影响.得出的结论对于TOPMODEL模型在中尺度流域上的应用具有指导意义.     

基于分布式大流域径流模型的中国西北黑河流域水文模拟

水资源短缺是中国西北干旱地区长期的问题,区域人口增加、城市化扩张,加之气候变化的影响进一步加剧了西北地区水资源短缺,也使生活用水、灌溉用水、工业用水和维持生态系统稳定的用水危险加剧.采用分布式大流域径流模型(DLBRM)模拟黑河流域水文(中国第二大内陆河,流域面积128 000 km2)来理解区域的冰川和积雪融化水、地下水、地表水、蒸散发等方面的分布,评估气候变化对水文的影响和冰川退缩对中游和下游来水量的影响.模拟结果表明,黑河流域的大部分产流那源于黑河上游地区的祁连山.模拟1990-2000年黑河河流日流量变化结果认为,黑河中游正义峡给下游的供水为10×108m3,其中地表径流占51%,层间流占49%.中游地区沙土具有较高的蒸腾发能力,近一半的地表水被蒸发掉.模拟实践证明,分布式大流域径流模型可以结合气候变化、水资源管理方面的成果,改进流域水文模拟的精度.     

改进的SCS模型在黑龙江省中小流域径流模拟中的应用

针对黑龙江省中小流域特征,以烟筒山、铁力、岔林河桥、中和4个流域为研究区,引入初损比例m和系统偏差系数k两个参数对SCS模型进行改进,探讨改进的SCS模型在模拟黑龙江中小流域降雨-径流的可行性。结果表明:改进的SCS模型模拟的效率系数均为0.80以上,可以有效的模拟黑龙江省中小流域的降雨-径流。     

基于SWAT模型的资水流域径流模拟

以资水流域柘溪水库以下区域为研究对象,基于构建的分布式水文模型SWAT对水文过程进行模拟。在地面高程、土地利用、土壤、气象等数据预处理的基础上,采用2010~2011年实测径流数据进行参数率定,采用2012年实测径流数据进行模型验证,对模型在研究区的适用性进行研究。通过对径流模拟值和实测值的比较,月径流率定期和验证期的相关系数R~2和Nash系数Ens分别在0.93以上和0.91以上,日径流率定期和验证期的相关系数R~2和Nash系数Ens分别在0.78以上和0.70以上。基于这两个评价标准可知SWAT模型在资水游流域有良好的适用性,可为流域内拟建桃花江核电厂的取水安全分析和水环境影响评价提供技术支持。     

基于SWAT模型的辽西走廊海岸带无观测资料流域地表径流模拟

基于SWAT模型和流域水文相似性原理,采用模型参数移植法对辽西走廊海岸带无观测资料流域-狗河流域进行地表径流模拟,取得了良好的效果.该方法不仅有效地解决了水文模型在模型参数移植过程中的不确定性问题,而且为其他无观测资料流域的径流模拟提供了方法借鉴.     

基于分层假设的Green-Ampt模型改进

传统Green-Ampt入渗模型由于假设过于简化而限制了计算精度,针对这一问题,在分层假设的基础上对模型进行了改进:将均质入渗土壤分为饱和层、过渡层和干土层,采用Richards模型分析了不同入渗条件下各层的厚度以及各层内含水率和导水率的变化规律,结果表明,入渗条件一定时,过渡层占湿润层(包括饱和层和过渡层)比例会随湿润层厚度的增加线性减小,积水深度和土壤初始含水率分别会影响这一线性关系的纵轴截距和斜率,而土壤饱和导水率则对其没有明显影响;过渡层内土壤含水率分布为椭圆形曲线,而导水率随深度增加线性减小。在此基础上,通过引入湿润层的等效导水率并相应给出锋面吸力的计算方法,对传统Green-Ampt模型进行了改进。结果显示,改进后模型计算精度显著提高。     

基于SRTM的SNOW—TOPMODEL模型在玛纳斯河流域的应用

基于分辨率90m网格的玛河流域SRTM数据,提取了玛纳斯河流域的河网和地形指数,生成的河网与实际河网基本接近。将加入融雪模块TOPMODE应用于玛河流域,对模型计算结果进行误差评价并分析误差产生的原因。由玛纳斯河流域应用加入融雪模块的TOPMODEL模型可以看出,该模型在玛纳斯河流域有较好的适应性,可以将此模型应用于玛纳斯河流域的洪水预报。     

GR4J模型在赣江流域日径流模拟中的应用

GR4J是一个简单实用的概念性水文模型,在模型原理和结构上具有鲜明特色,目前在国内应用还较少。本文将该模型应用于赣江流域19个集水区域2003~2009年日径流模拟中。结果显示,在各集水区域,GR4J在检验期和率定期的确定性系数均达到0.85以上,径流总量相对误差在10%以内。因此,GR4J模型在赣江流域的日径流模拟中具有较高精度,具有较好的推广应用前景。     

基于SWAT模型的天目湖流域径流模拟分析

SWAT模型作为一种分布式水文模型已被国内外学者广泛应用于流域尺度的水文模拟分析。本文以天目湖流域为研究区,用DEM、土地利用等空间数据及CMADS中的气象数据等属性数据,在SWAT-CUP中通过率定、验证等方法,对该流域2009-2018年的径流进行了模拟。本次率定的决定系数R²为0.68,Nash-Suttcliffe效率系数NS为0.66,验证的R²为0.70,NS为0.65。率定和验证的两个评价参数都大于0.5,说明本次模拟结果较好,对天目湖流域内总磷、总氮等污染物的模拟数据进行分析是可行的,这可为当地的水资源规划和水资源可持续发展提供参考。     

TRMM卫星降水数据在洣水流域径流模拟中的应用

采用地面雨量站点观测降水作为基准数据,评估热带降雨观测计划（TRMM）最新一代卫星降水产品3B42V7的精度;利用站点和卫星两种降水数据驱动栅格新安江模型,采用SCEM-UA算法考虑模型参数不确定性,进行流量过程模拟,评估TRMM 3B42V7在流域水文模拟和预报中的应用能力。数据精度评估显示:在平均意义上,TRMM 3B42V7日降水精度较高,较站点观测低估了6.68%;但在绝对值意义上,TRMM 3B42V7日降水精度较低,绝对偏差达到57.76%;TRMM 3B42V7经过了地面月降水量偏差校准,其精度在月尺度上有较大提高。径流模拟结果表明:TRMM 3B42V7模拟的日径流过程精度较低,有部分洪峰没有捕捉到,但仍能表征径流的日变化特征;月尺度上模拟径流与实测径流吻合较好,能表征径流的季节性和年内变化特征;计算的日尺度和月尺度95%置信区间包含大部分实测流量过程。     

IHACRES模型在无资料地区径流模拟中的应用研究

IHACRES模型以单位线为基础,结构简单、概念明确、优选参数少,在国外已被广泛研究和应用,并认为是一个相当成功的流域水文模型。选择石门、高关、白云山水库流域以及汉江支流牧马河四个流域,假定其中一个流域有实测资料,对模型进行参数优选之后移用于其它流域,分别运用 IHACRES模型和新安江模型进行径流模拟。结果表明,IHACRES模型模拟精度高于新安江模型, 对无资料地区的径流模拟更为适用。